Wie wichtig ist zertifizierte Qualität im Solarmarkt?

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1 Wie wichtig ist zertifizierte Qualität im Solarmarkt? TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH Am Grauen Stein Köln, Germany

2 Agenda Kurzvorstellung TÜV Rheinland Zertifizierungssystem TÜV Rheinland für PV-Module Qualitätsmonitor 2014 Qualitätssicherungsmaßnahmen / Projektorientierte Schnellprüfungen Fehlerbilder von PV-Anlagen Zertifizierung von Fachbetrieben Zusammenfassung

3 Kurzvorstellung TÜV Rheinland Globaler Marktführer für das Prüfen und Zertifizieren von PV-Modulen TÜV Rheinland betreibt sieben akkreditierte PV-Labore weltweit (Köln, Bangalore/Indien, Daya/Taiwan, Yokohama/Japan, Shanghai/P.R. China, Tempe/Arizona und Südkorea) Mehr als 30 Jahre Erfahrung im Bereich der Photovoltaik am Hauptsitz in Köln Marktführer bei Prüfung und Zertifizierung von Solarmodulen und Komponenten Team von 60 Ingenieuren und Technikern in Köln; weltweit insgesamt 200 PV-Experten Aktive Teilnahme an den wichtigen Standardisierungsgremien Weit mehr als 4 GW inspizierte PV plants Forschung und Entwicklung im Bereich der Modulqualifizierung (Charakterisierung und Lebensdauerbeurteilung) TÜV Rheinland Gesamtzahlen 2013 Umsatz in Mio. 1,600 - davon Ausland in % 48,4 EBIT in % 7,3 Angestellte 18,000 - davon Ausland in % 59 Mehr als 500 Standorte in 66 Ländern

4 Zertifizierungssystem bei TÜV Rheinland Standards zur Bauart- und Sicherheitsprüfung PV - Heutiger Status IEC 61215:2005 (EN 61215:2005) Terrestrische kristalline Silizium-Photovoltaik (PV) - Module - Bauarteignung und Bauartzulassung IEC 61646:2008 (EN 61646:2008) Terrestrische Dünnschicht-Photovoltaik (PV) - Module - Bauarteignung und Bauartzulassung IEC 61730:2004 (EN 61730:2007) Photovoltaik (PV) - Module - Sicherheitsqualifikation - Teil 1: Anforderungen an den Aufbau - Teil 2: Anforderungen an die Prüfung IEC 62108:2007 (EN 62108:2008) Konzentrator-Photovoltaik (CPV) - Module und - Anordnungen - Bauarteignung und Bauartzulassung ANSI/UL 1703:2008 Flat Plate Photovoltaic Modules and Panels

5 Zertifizierungssystem bei TÜV Rheinland Standards zur Bauart- und Sicherheitsprüfung PV - Wichtige Änderungen Today s status IEC series 3rd ed. Part 1 General requirements IEC Ed 2 requirements IEC Ed 2 tests IEC Ed 2 requirements IEC Ed 2 tests Retesting Guidelines for Photovoltaic Part 2 Test procedures Part 1-1 c-si Part 1-2 CdTe Part 1-3 a-si & µ-si Part 1-4 CIS&CIGS Part 1-x New Technologies e.g. OPV TS Retesting requirements for Photovoltaic (*) (*) IEC TS Ed.1,

6 Zertifizierungssystem bei TÜV Rheinland Ablauf einer Zertifizierung Laborprüfungen an Prüfmustern einer Typenfamilie ISO akkreditiertes Prüflabor Firmeninspektion durchgeführt von PV Spezialisten Zertifikat ausgestellt durch TR Zertifizierungsstelle Regelmäßige Firmeninspektion mind. jährlich verpflichtend zur Zertifikatsaufrechterhaltung

7 Zertifizierungssystem bei TÜV Rheinland Testanlagen zur PV Modulqualifizierung und -zertifizierung

8 Qualitätsmonitor 2014 TÜV Rheinland Photovoltaik-Module: Fehlerstatistiken aus der Modulzertifizierung Anteil von Zertifizierungsprojekten mit Testdurchfällen 2000 Zertifizierungsprojekte in Deutschland im Zeitraum 2002 bis 2013 (ab 2007 ist c-si und DS getrennt dargestellt) 67% Ab 2008 in erster Linie europäische Produkte abgebildet (Eröffnung TÜV Rheinland Labore in Japan, China, USA, Taiwan, Indien, Korea) 54% 53% 40% 39% Ab 2007 getrennte Darstellung Dünnschicht und kristalline Module 27% 30% 29% 30% 26% 21% 22% 19% 17% 10% 10% 7% hoher Anteil neuer chinesischer Hersteller Ab 2007/2008 viele Dünnschicht- Startups kristalline Technologien Dünnschichttechnologien beide Technologien! Hersteller wissen wie Module zu bauen sind um die Normen zu erfüllen

9 Qualitätsmonitor 2014 TÜV Rheinland Qualität wird nicht durch Bauartzertifikate allein belegt Kontinuierliche Qualität ist oft nicht im Fokus! Hersteller organisieren mit minimalem Aufwand den Markteintritt (nur das Zertifikat ist wichtig) Kontinuierliche Qualitätssicherung (Prozesse, Materialien, qualifiziertes Personal..) oft nicht gegeben Es gibt Unterschiede bei den Zertifizierern - mit / ohne Fertigungsstätten-überwachung - mit / ohne Gültigkeitsdatum - aktive / keine Teilnahme bei Normung - Reputation bei Investoren - Dokumentation von Materialien Kontinuierliche Qualität bedarf Kontrolle! IEC-Zertifizierung ist nur eine Mindestanforderung und als Qualitätsausweis ungeeignet, unterschiedliche Qualitäten müssen unterscheidbar sein, Qualität bedarf Kontrolle

10 Qualitätsmonitor 2014 TÜV Rheinland Es bedarf eines neuen Qualitätsverständnisses Premium Qualität Erweiterte Tests Marküberwachung Fabrikinspektionen Erweiterte Stresslevel Klimazonenabhängige Prüfungen Anwendungsbezogene Prüfungen Umfangreiche Leistungscharakterisierung Zufällige Prüfmusterentnahme Jährlich wiederholtes Verifizierungsprüfprogramm Regelmäßige Inspektionen viertel bis halbjährlich z.t. unangekündigt durch PV-Experten und QS-Inspektoren IEC Basisqualifizierung als Nachweis der generellen Eignung und Marktzugang

11 Qualitätssicherungsmaßnahmen / Schnellprüfungen zur qualitativen Beurteilung von PV-Modulen / Lieferungen Phase Service Quick Performance Check Firmeninspektionen Benchmarking Prüfungen Pre-production Inspektionen Produktionsüberwachung Pre-/Postshipment Inspektionen Verladeaufsicht Visual Inspection Performance Measurement (STC) Electroluminescence Pictures Gel Content Test Peel-Off Test Light Induced Degradation (LID) Potential Induced Degradation (PID) Wet Leakage Current Test Quality Benchmark

12 Qualitätsmonitor 2014 TÜV Rheinland Betriebsrisiken erfordern Überprüfung und Wartung von PV-Anlagen Studie Anlagenqualität 2012/2013: Ergebnisse von 125 inspizierten Großanlagen 30 % zeigen schwerwiegende Mängel (Handlungsbedarf) oder große Fehlerhäufigkeit Etwa 50 % der Mängel in den einzelnen Segmenten sind Installationsfehler Sonstiges 14% 18% Planung Bisher weltweit mehr als 4 GWp überprüft Wechselrichter Anschlusskästen 13% Module Gestelle 11% 5% Erdung, Blitzschutz 14% Verkabelung 25%! Überprüfung und Wartung von Anlagen notwendig

13 Qualitätsmonitor 2014 TÜV Rheinland Brandrisiko bei Photovoltaik-Anlagen 2014: > 1,5 Mio. PV-Anlagen in Deutschland in Betrieb 210+ Hitze- und Brandschäden durch PV / 220+ Mitbrände von PV PV Anlage hat mitgebrannt 220+ Schadenverteilung bei Gebäuden Gebäude abgebrannt 12 21% 60% Gebäude besch % 34 PV Anlage besch. 75 Aufdach Komponente besch.! Quelle: Forschungsprojekt Vorbeugender Brandschutz bei Photovoltaik-Anlagen Mindestens 50 % der Fehler sind durch Installationsmängel entstanden Schäden können durch qualifizierte Installation und regelmäßige Wartung minimiert werden Indach Flachdach

14 Felderfahrungen: Brandschäden

15 FMEA Analyse netzgekoppelter PV-Anlagen zum Brandrisiko 1/3 FMEA Failure Mode and Effects Analysis / Fehlermöglichkeits- und einflussanalyse Verfahren bzw. Methoden zur statistischen Fehleranalyse Bewertung von Fehlern und deren Auswirkungen Analysekriterien für die jeweiligen PV-Anlagenkomponenten Auftrittswahrscheinlichkeit eines Fehlers Auswirkung eines Fehlers / Brandauslösewahrscheinlichkeit Wahrscheinlichkeit der vorzeitigen Entdeckung eines Fehlers Bewertung jeden Kriteriums zwischen 1 (unkritisch) und 10 (kritisch) Bestimmung der Risiko-Prioritäts-Zahl (RPZ) durch Multiplikation

16 FMEA Analyse netzgekoppelter PV-Anlagen zum Brandrisiko 2/

17 FMEA Analyse netzgekoppelter PV-Anlagen zum Brandrisiko 3/

18 Zertifizierung von Fachbetrieben für die Installation von Photovoltaik Anlagen Mittels eines umfassenden Kriterienkataloges werden folgende Aspekte überprüft: Allgemeine Kundenberatung Vor-Ort Kundenberatung Objektspezifisches Angebot Qualität der Installation, Qualifikation des Installateurs Inbetriebnahme und (Sicherheits-)unterweisung Anlagendokumentation Eignung der eingesetzten Materialien und Komponenten Kundenbetreuung, Überwachung und Sicherstellung des Anlagenbetriebes Abfrage der Kundenzufriedenheit Überprüfung einzelner installierter Anlagen

19 Zertifizierung von Fachbetrieben für die Installation von PV-Anlagen, Ergebnisdarstellung, Auszug aus Bericht < 60 % Erfüllungsgrad bei Einzelkriterien oder Gesamtbewertung = Audit nicht bestanden, Re-Audit erforderlich 60-80% Erfüllungsgrad bei Hauptkriterien: Korrektive Maßnahmen müssen innerhalb von 3 Monaten umgesetzt werden 80 %-100% Erfüllungsgrad: Korrektive Maßnahmen können bis zum nächsten Jahresaudit umgesetzt werden

20 Zertifizierung von Fachbetrieben für die Wartung von Photovoltaik Anlagen Mittels eines umfassenden Kriterienkataloges werden folgende Aspekte überprüft: Allgemeines und Personal Dokumentation und Protokollierung Umfang der Wartungsarbeiten Überprüfung des Generatorfeldes Überprüfung der Generatoranschlusskästen Überprüfung der Wechselrichter Überprüfung des Netzanschlusses, des Transformators und der Schaltanlage Überprüfung der Zaunanlage und des Geländes bzw. der Dachflächen Überprüfung einzelner gewarteter Anlagen

21 Zertifizierung von Installations-/Wartungsfachbetrieben für PV- Anlagen, Durchführungsprozedur Der Fachbetrieb wird über die Kriterien zur Bewertung informiert Es wird zwischen Muss- Kriterien, die zwingend einzuhalten sind und Soll- Kriterien, die möglichst weitgehend umzusetzen sind, unterschieden Die Bewertung/Auditierung wird auf der Basis einer Checkliste zur Umsetzung der Kriterien durchgeführt Zur Beurteilung der Installations-/Wartungsqualität werden stichprobenartig im Bau befindliche oder fertig installierte bzw. gewartete Anlagen überprüft und beurteilt (Auswahl der installierten bzw. gewarteten Anlage aus einer Liste des Fachbetriebes) Die Gesamtbewertung des Fachbetriebes führt zu einer prozentualen Bewertungszahl, von der der Erfolg des Audits und die Umsetzung der korrektiven Maßnahmen abhängt In jährlichen Wiederholungsaudits wird das QM-System des Fachbetriebes inkl. der Stichprobenprüfung bei installierten bzw. gewarteten Anlagen überprüft

22 Zertifizierungsprozess TÜV Rheinland Prüfzeichen Prüfung des Fachbetriebs der vorgenannten Kriterien laut Kriterienkatalog Stichprobenartige Prüfung von mindestens einer installierten oder gewarteten PV-Anlage Vergabe des TÜV Rheinland Prüfzeichens mit der Angabe Zertifizierter Fachbetrieb für die Installation oder/ und Wartung von Photovoltaik-Anlagen Jährliche Wiederholungsaudits zur Sicherstellung einer gleichbleibenden Qualität und Aufrechterhaltung des Prüfzeichens

23 Fehlerbilder an PV Anlagen Schlechte Komponenten- oder Installationsqualität

24 Fehlerbilder an PV Anlagen Schlechte Komponenten- oder Installationsqualität

25 Fehlerbilder an PV Anlagen Schlechte Komponenten- oder Installationsqualität

26 Fehlerbilder an PV Anlagen Schlechte Komponenten- oder Installationsqualität

27 Fehlerbilder an PV Anlagen Schlechte Komponenten- oder Installationsqualität

28 Fehlerbilder an PV Anlagen Schlechte Komponenten- oder Installationsqualität und Wartrung

29 Qualitätsmonitor 2014 TÜV Rheinland Präzise Leistungsmessung sichert Rendite Ergebnisse von Leistungsmessungen ( ) Nach Zweifel an Anlagenperformance (neuwertige Module, Betrieb < 1Jahr) Vertraglich vereinbarte Messungen vor Installation bei Großanlagen Investoren: (Gerichts-) taugliche Kontrollen notwendig! Hersteller: Keine Leistung (Rendite) verschenken Kritische Leistungsbeurteilung (-messung) bei Projekten notwendig Hohe Messpräzision für gerichtsfeste Verwertung erforderlich

30 Qualitätsmonitor 2014 TÜV Rheinland Ertragssicherung bei PV-Anlagen (Risiko durch PID) Performance-Killer Nr. 1: Potenzial induzierte Degradation (PID) (tritt bei hohen Spannungen, sensiblen Modul-Materialkombinationen und feuchter Umgebung (z.b. Betauung) auf Reversibler Prozess bei Erdung oder Gegenspannung (Investitionen erforderlich) Kenntnis der PID-Sensibilität von PV Modulen ist notwendig Testergebnisse einer PID-Prüfung von PV-Modulen aus PV-Großanlage -15% -75% -95%! Alle Materialkombinationen eines Moduls müssen betrachtet werden, um es als PIDresistent zu deklarieren

31 Qualitätsmonitor 2014 TÜV Rheinland Versicherbarkeit der PV-Anlagen weiterhin sicherstellen Beispiel: Hagel Die Zahl schwerer Hagelereignisse nimmt exponentiell zu Hagelregister des VKF (Verband der kantonalen Feuerversicherers in der Schweiz) mit den Hagelwiderstandsklassen HW1 bis HW7. TÜV Rheinland ist anerkannt durch VKF: Prüflabor für unterschiedliche Materialien (Kollektoren, Dachziegel, Zeltplanen, Fassadenelemente etc.) Die IEC Anforderungen entsprechen HW2-HW3.! Versicherbarkeit kann durch Prüfnachweise geschaffen werden

32 Qualitätsmonitor 2014 TÜV Rheinland Versicherbarkeit der PV-Anlagen weiterhin sicherstellen Beispiel: Mikrorisse als Mangel/Schaden? Detektierte Mikrorisse haben ihren Ursprung: - Produktion (Lötprozess, Handling, Temperatur ) - Umwelteinflüsse (Transport, Schnee, Hagel ) - Mechanische Schädigung (Installation) Wann liegt ein Schaden vor? Ableitung notwendiger, angepasster Analysemethoden - Feststellung des Schadens (-potentials) - Ableitung des Ursprungs - Aussage zur Fortentwicklung und Einflusses des Schadens auf Sicherheit und Performance! Qualifizierte Schaden-/ Mangelbewertung notwendig

33 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dipl.-Ing. Willi Vaaßen TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH Am Grauen Stein, Köln, Germany Tel.: / , Fax / Internet:

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